Upgrading and repairing PCs

Contents......Page 4
About the Author......Page 12
Acknowledgments......Page 13
Reader Services......Page 14
Book Objectives......Page 16
A Personal Note......Page 17
Timeline......Page 20
Modern Computers......Page 25
From Tubes to Transistors......Page 26
Birth of the Personal Computer......Page 28
The IBM Personal Computer......Page 29
The PC Industry Nearly 30 Years Later......Page 30
What Is a PC?......Page 34
Who Controls PC Software?......Page 35
Who Controls PC Hardware?......Page 38
White-Box Systems......Page 40
PC Design Guides......Page 41
System Types......Page 42
System Components......Page 43
The First Microprocessor......Page 46
PC Processor Evolution......Page 49
16-bit to 64-bit Architecture Evolution......Page 51
Processor Specifications......Page 52
Data I/O Bus......Page 57
Address Bus......Page 58
Internal Registers (Internal Data Bus)......Page 59
Processor Modes......Page 60
Comparing Processor Performance......Page 64
Cache Memory......Page 78
System Management Mode (SMM)......Page 84
Superscalar Execution......Page 85
MMX Technology......Page 86
Dynamic Execution......Page 88
Dual Independent Bus Architecture......Page 89
Hyper-Threading Technology......Page 90
Multicore Technology......Page 91
Processor Manufacturing......Page 92
Processor Re-marking......Page 97
PGA Chip Packaging......Page 98
Single Edge Contact and Single Edge Processor Packaging......Page 99
Processor Socket and Slot Types......Page 101
Socket 370 (PGA-370)......Page 104
Socket LGA775......Page 106
Socket LGA1156......Page 107
Socket LGA1366......Page 108
Socket A (Socket 462)......Page 109
Socket 939 and 940......Page 110
Socket AM2/AM2+/AM3......Page 111
CPU Operating Voltages......Page 113
Math Coprocessors (Floating-Point Units)......Page 114
Processor Code Names......Page 115
P1 (086) Processors......Page 116
P2 (286) Processors......Page 117
P3 (386) Processors......Page 118
386SX Processors......Page 119
P4 (486) Processors......Page 120
486DX Processors......Page 121
DX2/OverDrive and DX4 Processors......Page 122
P5 (586) Processors......Page 123
Second-Generation Pentium Processors......Page 125
Pentium-MMX Processors......Page 127
Pentium Defects......Page 128
Intel P6 (686) Processors......Page 129
Pentium Pro Processors......Page 130
Pentium II Processors......Page 132
Pentium III......Page 136
Celeron......Page 138
Intel Pentium 4 Processors......Page 139
Pentium 4 Extreme Edition......Page 142
Intel Pentium D and Pentium Extreme Edition......Page 143
Intel Core 2 Family......Page 145
Intel Nehalem (Core i) Processors......Page 148
NexGen Nx586......Page 150
AMD-K6 Series......Page 151
AMD Athlon......Page 152
AMD Athlon XP......Page 153
Athlon MP......Page 154
AMD Athlon 64 and 64 FX......Page 155
AMD Sempron......Page 158
AMD Athlon X2, 64 X2, and 64 FX......Page 159
AMD K10 Processors (Phenom)......Page 161
Overclocking......Page 163
Quartz Crystals......Page 164
Modern PC Clocks......Page 166
Overclocking Tips......Page 168
Bus Speeds and Multipliers......Page 170
Heatsinks......Page 172
Liquid Cooling......Page 177
Thermally Advantaged Chassis......Page 178
Processor Troubleshooting Techniques......Page 183
Motherboard Form Factors......Page 186
Obsolete Form Factors......Page 187
ATX and Other Modern Form Factors......Page 197
Processor Sockets/Slots......Page 210
Chipset Evolution......Page 213
Intel Chipset Model Numbers......Page 215
Intel Integrated Graphics Architecture......Page 216
Traditional North/South Bridge Architecture......Page 217
Hub Architecture......Page 219
High-speed North-South Bridge Connections......Page 220
Intel’s Early 386/486 Chipsets......Page 221
Fifth-Generation (P5 Pentium Class) Chipsets......Page 222
Sixth-Generation (P6 Pentium Pro/II/III Class) Chipsets......Page 224
Seventh/Eighth-Generation (Pentium 4/D, Core 2, and Core i) Chipsets......Page 228
Intel 915 Family......Page 235
Intel 945 Express Family......Page 236
Intel 96x Series......Page 237
Intel 3x and 4x Series Chipsets......Page 238
Intel 5x Series Chipsets......Page 241
SiS Chipsets......Page 244
ULi Electronics Chipsets......Page 247
ATI Chipsets......Page 248
VIA Chipsets......Page 251
AMD Chipsets......Page 253
VIA Chipsets for AMD......Page 254
SiS Chipsets for AMD......Page 257
NVIDIA nForce Chipsets for AMD......Page 260
ATI Radeon IGP Chipsets......Page 262
AMD 8000 (8151) Chipset......Page 264
ATI (AMD)......Page 265
VIA Chipsets for Athlon 64......Page 267
NVIDIA Chipsets for Athlon 64......Page 268
SiS Chipsets for Athlon 64......Page 270
Super I/O Chips......Page 273
Motherboard Connectors......Page 274
System Bus Types, Functions, and Features......Page 284
The Processor Bus (Front-Side Bus)......Page 290
Calculating Processor Bus Speeds......Page 293
Types of I/O Buses......Page 294
The ISA Bus......Page 295
The Micro Channel Bus......Page 297
The EISA Bus......Page 299
Local Buses (VESA, PCI, PCI Express, AGP)......Page 300
System Resources......Page 309
Interrupts......Page 310
DMA Channels......Page 315
I/O Port Addresses......Page 316
Resolving Resource Conflicts......Page 319
Using a System-Configuration Template......Page 321
Plug-and-Play Systems......Page 324
Motherboard Selection Criteria (Knowing What to Look For)......Page 325
Chipset Documentation......Page 327
BIOS Basics......Page 328
Motherboard ROM BIOS......Page 332
ROM Hardware......Page 333
ROM Chip Types......Page 335
ROM BIOS Manufacturers......Page 339
BIOS Hardware/Software......Page 342
Where to Get Your BIOS Update......Page 343
Checking the BIOS Date......Page 344
Backing Up Your BIOS Setup (CMOS RAM) Settings......Page 345
Upgrading a Flash BIOS......Page 346
Motherboard CMOS RAM Addresses......Page 352
Preboot Environment......Page 355
BIOS Setup Menus......Page 357
Maintenance Menu......Page 358
Main Menu......Page 359
Advanced Menus......Page 360
Security Menu......Page 375
Power Menu......Page 376
Boot Menu (Boot Sequence, Order)......Page 378
Additional BIOS Setup Features......Page 380
PnP Device IDs......Page 382
ACPI......Page 383
BIOS/MBR Error Messages......Page 384
BIOS Boot Error Messages......Page 385
MBR Boot Error Messages......Page 387
Memory Basics......Page 390
DRAM......Page 392
Cache Memory: SRAM......Page 394
RAM Types and Performance......Page 396
Fast Page Mode DRAM......Page 398
Extended Data Out RAM (EDO)......Page 399
SDRAM......Page 400
DDR SDRAM......Page 403
DDR2 SDRAM......Page 405
DDR3......Page 407
RDRAM......Page 408
Memory Modules......Page 411
SIMMs, DIMMs, and RIMMs......Page 412
Registered Modules......Page 417
SIMM Details......Page 419
SDR DIMM Details......Page 421
DDR2 DIMM Details......Page 422
RIMM Details......Page 423
Determining a Memory Module’s Size and Features......Page 424
Memory Banks......Page 427
Parity and ECC......Page 428
Parity Checking......Page 430
How Parity Checking Works......Page 431
Error-Correcting Code (ECC)......Page 433
Upgrade Options and Strategies......Page 434
Purchasing Memory......Page 436
Replacing Modules with Higher-Capacity Versions......Page 437
Installing Memory Modules......Page 438
Troubleshooting Memory......Page 440
Memory Defect Isolation Procedures......Page 444
The System Logical Memory Layout......Page 447
Precursors to IDE......Page 450
IDE Origins......Page 451
Origins of ATA......Page 452
ATA Standards......Page 453
ATA-2 (AT Attachment Interface with Extensions-2)......Page 455
ATA/ATAPI-4 (AT Attachment with Packet Interface Extension-4)......Page 456
ATA/ATAPI-5 (AT Attachment with Packet Interface-5)......Page 457
ATA/ATAPI-6 (AT Attachment with Packet Interface-6)......Page 458
ATA/ATAPI-7 (AT Attachment with Packet Interface-7)......Page 459
Parallel ATA I/O Connector......Page 460
Parallel ATA I/O Cable......Page 463
Parallel ATA Signals......Page 465
Parallel ATA Dual-Drive Configurations......Page 466
Parallel ATA PIO Transfer Modes......Page 469
Parallel ATA DMA Transfer Modes......Page 470
Serial ATA......Page 471
Serial ATA Cables and Connectors......Page 473
Serial ATA Configuration......Page 475
Advanced Host Controller Interface (AHCI)......Page 476
Serial ATA Transfer Modes......Page 477
ATA Commands......Page 478
ATA Security Mode......Page 479
Host Protected Area......Page 480
ATA Packet Interface......Page 481
Prefixes for Decimal and Binary Multiples......Page 482
BIOS Limitations......Page 483
CHS Versus LBA......Page 485
CHS/LBA and LBA/CHS Conversions......Page 486
CHS Limitations (the 528MB Barrier)......Page 487
CHS Translation (Breaking the 528MB Barrier)......Page 489
The 2.1GB and 4.2GB Barriers......Page 492
LBA-Assist Translation......Page 493
The 8.4GB Barrier......Page 496
The 137GB Barrier and Beyond......Page 497
Operating System and Other Software Limitations......Page 499
PATA/SATA RAID......Page 500
History of Magnetic Storage......Page 504
How Magnetic Fields Are Used to Store Data......Page 505
Read/Write Head Designs......Page 508
Metal-In-Gap......Page 509
Magneto-Resistive Heads......Page 510
Giant Magneto-Resistive Heads......Page 512
Head Sliders......Page 513
Data-Encoding Schemes......Page 515
RLL Encoding......Page 517
Encoding Scheme Comparisons......Page 519
Capacity Measurements......Page 520
Areal Density......Page 521
Perpendicular Magnetic Recording......Page 524
Definition of a Hard Disk......Page 528
Hard Drive Advancements......Page 529
Form Factors......Page 530
5 1/4\" Drive......Page 531
1.8\" Drive......Page 532
Hard Disk Drive Operation......Page 533
The Ultimate Hard Disk Drive Analogy......Page 535
Tracks and Sectors......Page 536
Disk Formatting......Page 539
Basic Hard Disk Drive Components......Page 544
Recording Media......Page 545
Read/Write Heads......Page 547
Head Actuator Mechanisms......Page 549
Air Filters......Page 557
Spindle Motors......Page 558
Logic Boards......Page 559
Cables and Connectors......Page 560
Capacity......Page 561
Performance......Page 563
Reliability......Page 568
Cost......Page 571
Magnetic Disk Media......Page 572
Flash Memory Devices......Page 573
Types of Flash Memory Devices......Page 574
Comparing Flash Memory Devices......Page 579
Flash Card Readers......Page 581
Microdrive Technology......Page 583
Floppy Disk Drives......Page 584
1.44MB 3 1/2\" Drives......Page 585
Drive Components......Page 586
How the Operating System Uses a Floppy Disk......Page 592
Disk Change......Page 593
Floppy Disk Media Types and Specifications......Page 594
Floppy Disk Care and Handling......Page 596
Tape Drives......Page 597
Advantages of Tape Backup Drives......Page 598
Magneto-Optical Drives......Page 599
Optical Technology......Page 600
CDs: A Brief History......Page 601
Mass-producing CDs......Page 602
Writable CDs......Page 614
MultiRead Specifications......Page 621
DVD......Page 622
DVD History......Page 623
DVD Construction and Technology......Page 624
DVD Tracks and Sectors......Page 625
Handling DVD Errors......Page 629
DVD Capacity (Sides and Layers)......Page 630
Recordable DVD Standards......Page 634
Blu-ray Disc (BD)......Page 642
HD-DVD......Page 644
CD Formats......Page 645
DVD Formats and Standards......Page 654
Optical Disc File Systems......Page 657
Ripping/Copying Discs......Page 662
“For Music Use Only” CD-R/RW Discs......Page 663
CD Digital Rights Management (DRM)......Page 664
DVD Copy Protection......Page 665
CD Data Transfer Rate......Page 667
CD Drive Speed......Page 668
DVD Drive Speed......Page 671
Direct Memory Access and Ultra-DMA......Page 673
Loading Mechanism......Page 674
Recording Software......Page 675
How to Reliably Record Optical Discs......Page 676
Bootable Optical Discs—El Torito......Page 677
Troubleshooting Optical Drives......Page 678
Caring for Optical Media......Page 682
Updating the Firmware in an Optical Drive......Page 683
Display Adapters and Monitors......Page 686
Video Adapter Types......Page 687
Integrated Video/Motherboard Chipsets......Page 688
Video Adapter Components......Page 690
Video RAM......Page 692
The System Interface......Page 696
The Display Interface......Page 698
Digital Display Interfaces......Page 702
TV Display Interfaces......Page 713
How 3D Accelerators Work......Page 714
Application Programming Interfaces......Page 719
Dual-GPU Scene Rendering......Page 721
Display Specifications......Page 723
LCD Technology......Page 733
CRT Display Technology......Page 735
Plasma Display Technology......Page 738
LCD and DLP Projectors......Page 739
Using Multiple Monitors......Page 740
Homogeneous Adapters......Page 741
Video Capture Devices......Page 742
Troubleshooting Video Cards and Drivers......Page 745
Video Drivers......Page 747
Maintaining Monitors......Page 748
Testing Monitors......Page 749
Adjusting Monitors......Page 750
Bad Pixels......Page 751
Troubleshooting Monitors......Page 752
Repairing Monitors......Page 753
Early PC Audio Adapters......Page 754
Legacy Audio Support Through Virtualization......Page 755
Audio Adapter Features......Page 756
Basic Connectors......Page 757
Connectors for Advanced Features......Page 759
Volume Control......Page 760
Data Compression......Page 761
Sound Cards for Sound Producers......Page 762
Evaluating the Quality of Your Audio Adapter......Page 763
Sampling......Page 764
AC’97 Integrated Audio......Page 765
Selecting an Expansion Slot......Page 768
Connecting PC Speakers and Completing the Installation......Page 769
Troubleshooting Sound Card Problems......Page 770
Other Sound Card and Onboard Audio Problems......Page 771
Speaker Selection Criteria......Page 775
Theater and Surround Sound Considerations......Page 777
Microphones......Page 778
Serial Versus Parallel......Page 780
Universal Serial Bus (USB)......Page 781
IEEE 1394 (FireWire or i.LINK)......Page 795
Comparing USB and IEEE 1394 (FireWire)......Page 799
Performance Myths and Realities......Page 800
Hot-Plugging (and Unplugging)......Page 803
Serial Ports......Page 806
Parallel Ports......Page 810
Keyboards......Page 816
Enhanced 101-Key Keyboard......Page 817
104-Key (Windows) Keyboard......Page 818
Keyswitch Design......Page 819
The Keyboard Interface......Page 825
Typematic Functions......Page 826
Keyboard Key Numbers and Scan Codes......Page 828
Keyboard/Mouse Interface Connectors......Page 829
USB Keyboards......Page 831
Keyboard Troubleshooting and Repair......Page 832
Cleaning a Keyboard......Page 834
Keyboard Recommendations......Page 835
Pointing Devices......Page 836
Ball-Type Mice......Page 837
Optical Mice......Page 838
Pointing Device Interface Types......Page 840
Mouse Troubleshooting......Page 842
Scroll Wheels......Page 843
TrackPoint II/III/IV......Page 844
Alternative Pointing Devices......Page 846
Wireless Input Devices......Page 849
Power Management Features of Wireless Input Devices......Page 850
Troubleshooting Wireless Input Devices......Page 851
Broadband Internet Access Types......Page 852
Cable TV (CATV)......Page 853
Digital Subscriber Line (DSL)......Page 856
Wireless Broadband......Page 860
Satellite Broadband......Page 861
Integrated Services Digital Network (ISDN)......Page 863
Leased Lines......Page 864
Comparing High-speed Internet Access......Page 865
Dialup Modems......Page 866
Modem Standards and Protocols......Page 867
Bits and Baud Rates......Page 868
Modulation Standards......Page 869
Error-Correction Protocols......Page 870
56Kbps Modems......Page 871
Having a Backup Plan in Case of Service Interruptions......Page 875
Routers for Internet Sharing......Page 876
Modem/Router Status LEDs......Page 878
Defining a Network......Page 880
Requirements for a Network......Page 881
Client/Server Networks......Page 882
Peer-to-Peer Networks......Page 883
Comparing Client/Server and Peer-to-Peer Networks......Page 884
Network Architecture Overview......Page 885
Wired Ethernet......Page 886
Wireless Ethernet......Page 888
Bluetooth......Page 893
Network Interface Cards for Wired Ethernet Networks......Page 894
Network Cables for Wired Ethernet......Page 897
Wired Network Topologies......Page 905
Switches and Hubs for Ethernet Networks......Page 907
Wireless Ethernet Hardware......Page 912
Network Protocols......Page 917
IP and TCP/IP......Page 918
NetBEUI......Page 919
HomePNA......Page 920
Powerline Networking......Page 921
Network Adapters......Page 922
Cables and Connections Between Computers......Page 923
Recording Information About Your Network......Page 924
Installing Networking Software......Page 925
Sharing Internet Connections......Page 927
Primary Function and Operation......Page 928
Positive DC Voltages......Page 929
Negative DC Voltages......Page 930
The Power Good Signal......Page 931
Power Supply Form Factors......Page 932
Modern Form Factors......Page 935
ATX and Newer......Page 949
PC/XT/AT and LPX Power Switches......Page 950
AT/LPX Power Supply Connectors......Page 952
ATX and ATX12V Motherboard Power Connectors......Page 954
Backward and Forward Compatibility......Page 967
Dell Proprietary (Nonstandard) ATX Design......Page 970
Additional Power Connectors......Page 972
Floppy Power Connectors......Page 973
Serial ATA Power Connectors......Page 975
PCI Express x16 Graphics Power Connectors......Page 976
Power Supply Loading......Page 978
Power Supply Ratings......Page 979
Other Power Supply Specifications......Page 981
Power Factor Correction......Page 983
Power Supply Safety Certifications......Page 984
Power-Use Calculations......Page 985
Power Cycling......Page 987
Energy Star Systems......Page 990
Advanced Configuration and Power Interface......Page 991
Power Supply Troubleshooting......Page 994
Overloaded Power Supplies......Page 995
Inadequate Cooling......Page 996
Using Digital Multimeters......Page 997
Specialized Test Equipment......Page 1000
Sources for Replacement Power Supplies......Page 1001
Power-Protection Systems......Page 1002
Phone Line Surge Protectors......Page 1004
Backup Power......Page 1005
Modern CMOS Batteries......Page 1008
Obsolete or Unique CMOS Batteries......Page 1010
CMOS Battery Troubleshooting......Page 1011
System Components......Page 1012
Case and Power Supply......Page 1014
Processor......Page 1015
Motherboard......Page 1016
Memory......Page 1017
Hard Disk Drives......Page 1019
Video Card and Display......Page 1020
Accessories......Page 1021
Hardware and Software Resources......Page 1022
Assembly Preparation......Page 1023
Installing the CPU and Heatsink......Page 1027
Installing Memory Modules......Page 1029
Mounting the New Motherboard in the Case......Page 1030
Connecting the Power Supply......Page 1034
Connecting I/O and Other Cables to the Motherboard......Page 1036
Installing the Drives......Page 1037
Installing a Video Card......Page 1041
Replacing the Cover and Connecting External Cables......Page 1042
System Startup......Page 1044
Installing the Operating System......Page 1045
Troubleshooting New Installations......Page 1046
Diagnostics Software......Page 1048
The Power-On Self Test......Page 1049
Peripheral Diagnostics......Page 1061
Operating System Diagnostics......Page 1062
The Boot Process......Page 1063
The Hardware Boot Process: Operating System Independent......Page 1064
The Windows 9x/Me Boot Process......Page 1068
Windows 2000/XP Startup......Page 1069
Windows Vista/7 Startup......Page 1070
Hand Tools......Page 1071
Safety......Page 1075
Test Equipment......Page 1076
Special Tools for the Enthusiast......Page 1081
Active Preventive Maintenance Procedures......Page 1083
Passive Preventive Maintenance Procedures......Page 1088
Troubleshooting Tips and Techniques......Page 1092
Troubleshooting by Replacing Parts......Page 1093
Troubleshooting by the Bootstrap Approach......Page 1094
Problems During the POST......Page 1095
Top Troubleshooting Problems......Page 1096
Index......Page 1108
A......Page 1110
B......Page 1114
C......Page 1116
D......Page 1123
E......Page 1126
F......Page 1128
H......Page 1130
I......Page 1133
L......Page 1137
M......Page 1139
N......Page 1143
O......Page 1144
P......Page 1146
R......Page 1154
S......Page 1158
T......Page 1165
U......Page 1167
V......Page 1168
W......Page 1170
Z......Page 1171